3.2.2. Системы управления тиристорами

Назначение СИФУ состоит в том, чтобы выработать импульсы управления тиристорами и изменить их фазу относительно анодного напряжения тиристоров (вторичного напряжения силового трансформатора). Импульсы управления должны быть по форме близкими к прямоугольным, обладать необходимой длительностью и достаточной мощностью. В состав СИФУ входят: фазосмещающее устройство (ФСУ), формирователь и усилитель импульсов (ФиУИ), источник питания (рис 3.10).

Рис. 3.10. Схема СИФУ

В качестве ФСУ применен статический мостовой фазовращатель RС. В качестве одной пары плеч взяты две вторичные полуобмотки трансформатора Т1, а в качестве другой – активное сопротивление R1 и конденсатор С1 (рис. 3.11). Выходное напряжение фазовращателя U_ав снимается с диагонали моста (точки «а» и «в»).

Рис. 3.11. ФСУ (а) и векторная потенциальная диаграмма (б)

Вторичное напряжение трансформатора Т1 будет уравновешиваться суммой падений напряжений на сопротивлении R1 и конденсаторе С1:

При изменении сопротивления R1 изменяется соотношение напряжений U_R1 и U_С1, но их геометрическая сумма остается постоянной и конец вектора напряжения диагонали фазового моста U_ав будет описывать полуокружность. Фаза между напряжением U₂ вторичной обмотки трансформатора T1 и напряжением диагонали моста U_ав будет меняться. Из векторной диаграммы определяют угол α:

α = 2 = аrctg(ω )

Синусоидальная форма, малая мощность сигнала, получаемая с выхода фазосдвигающего устройства, не позволяет использовать этот сигнал непосредственно для управления тиристором. Для формирования и усиления импульсов, получаемых с фазовращателя, необходимо промежуточное устройство – формирователь импульсов.

Для работы выпрямителя, требуются две группы импульсов, сдвинутые относительно друг друга на  (см.рис. 3.8,а). Одна группа импульсов управляет тиристором VS9, другая – тиристором VS10.

Транзисторы VT3 и VT4 в формирователе работают в режиме ключа. Переключающим (коммутирующим) напряжением является напряжение U_ав (рис. 3.12).

В полупериод, когда потенциал точки «а» больше потенциала точки «в», открыт транзистор VT4. Через переход эмиттер-база этого транзистора протекает ток. Цепь базового тока (указана пунктиром): а-VD1-(Э-Б)VT4-R4-в.

Напряжение коллектор-эмиттер у транзистора VT4 примерно равно нулю: U_К4=0, напряжение на базе U_б-э отрицательно и составляет десятые доли вольта. В этот полупериод транзистор VT3 заперт, его переход эмиттер-база смещен в обратном направления падением напряжения на диоде VD1 (0,30,5) В. Напряжение на коллекторе закрытого транзистора равно напряжению источника питания.

Рис. 3.12. Формирователь импульсов (а) и диаграммы напряжений (б)

В следующий полупериод транзистор VT3 открывается, VT4 – закрывается. Таким образом, на коллекторах транзисторов получают прямоугольные импульсы, сдвинутые относительно друг друга на .

Формирователь и усилитель импульсов управления тиристорами состоит из двух каналов. Первый канал, состоящий из транзисторов VT3 и VT7, формирует и усиливает импульс управления тиристора VS9. Второй канал (VT4, VT8) предназначен для тиристора VS10.

Рассмотрим работу первого канала. Пусть транзистор VT3 закрылся. Сопротивление перехода эмиттер-коллектор можно принять равным бесконечным .При этом происходит зарядка конденсатора С4 от выпрямителя В через параллельно соединенные переход эмиттер-база VT4 и резистор R1.

Ток заряда поддерживает транзистор VT7 в открытом состоянии (рис. 3.13), т.е. пока заряжается конденсатор С4, транзистор VT7 открыт и через него протекает ток эмиттер-коллектор.

Рис. 3.13. Первый канал усилителя-формирователя (а) и

линейные диаграммы (б)

Этот ток является током управления тиристора VS9. Цепь тока управления: «+» источника E_K – переход эмиттер-коллектор транзистора VT7 – сопротивления R9 и R11 – управляющий электрод – катод VS9 – минус источника E_K.

Время заряда конденсатора С4 гораздо меньше полупериода и, таким образом, конденсатор С4 дифференцирует (укорачивает) импульс тока управления. Это необходимо для уменьшения мощности, выделяемой на управляющем электроде VS9.

В следующий полупериод транзистор VT3 открывается и конденсатор С4 разряжается через R1 и VT3.

Область применения. Управляемые выпрямители средней и большой мощности применяются для регулирования напряжения на нагрузке (при управлении скоростью двигателей постоянного тока).